全球核电在经历二十余年的发展停滞后,即将迎来新一轮快速增长期。以小型模块化反应堆为代表的先进核能技术,拓宽了核能应用领域,为核能在全球能源绿色低碳转型中发挥更大作用提供了新契机。俄罗斯历经80年的核能发展,形成了大堆小堆相互衔接、军民两用技术融合发展的思路,在小堆发展方面形成了深厚的历史积淀,并逐渐衍生出一系列具有代表性的小堆技术品牌,助力俄罗斯塑造全球核能发展范式。本文重点梳理俄罗斯小堆的发展及海外市场开拓情况,以期为我国小堆发展提供参考借鉴。
一、全球小堆开发前景
全球对去中心化、可靠低碳能源的需求,正以爆炸式速度增长。与大堆相比,小堆(国际原子能机构称为小型模块化反应堆,功率上限30万千瓦,本文统称为小堆)更适用于能源基础设施薄弱地区,能够满足离网居民区、矿山、数据中心等场景需求,且与大堆、其他能源类型形成互补,越来越受到相关各方青睐。根据国际能源署统计,电力终端用户与技术供应商迄今已达成建设3000万千瓦小堆装机容量的合作意向,主要用于数字中心供电。
国际能源署2025年《迈向核能新时代之路》报告显示,在当前政策环境下,到2050年全球小堆总装机容量将达到4000万千瓦,但实际潜力远不止如此,在技术研发能力提升、成本不断优化、各类配套政策加持下,到本世纪中叶,该数字或将达到1.2亿千瓦。在此情景下,到2030年,小堆领域的所需投资将由目前的不足50亿美元增至250亿美元,到2050年或将达9000亿美元。
二、国际小堆发展现状
随着福岛核事故影响逐渐消弭、全球南方国家工业化进程加快、人工智能等新兴数字化能源密集型产业扩张,全球能源电力需求激增。与此同时,碳中和目标对能源结构转型提出了巨大挑战,迫使各国加快低碳电力布局,并将核能纳入能源发展规划。国际原子能机构已连续五年上调核能增长预期,在乐观情景下,到2050年,全球核电装机容量将达到2024年水平的2.5倍。
国际原子能机构预测,未来数十年内,虽然大堆仍将保持核心地位,但小堆凭借独特优势,已展现出巨大发展潜力,到2050年,小堆将贡献全球核电新增容量的四分之一。根据国际原子能机构和经合组织核能机构有关小堆发展专题报告,除在运和在建的小堆外,全球还有68种小堆设计方案处于不同研发阶段,包括水冷、气冷、液态金属冷却、熔盐冷却等堆型,其中非水冷堆占比高达三分之二,有51种小堆进入预许可或正式许可审查流程,许多国家也将小堆纳入技术考量范畴,全球对小堆的兴趣和关注度持续攀升。
三、俄罗斯小堆发展状况
俄罗斯小堆研发应用历史悠久。早在20世纪50年代中叶,苏联便开始研发建设小堆(尚非小型模块化反应堆),并先后在陆上固定式核电站、陆上移动式核电站(布置在履带运输车和轮式载具上)、核潜艇、空间核动力装置、核动力破冰船、浮动式核电站等多种应用场景进行部署,用于供电、供热、动力输出等。俄罗斯小型模块化反应堆研发历史可追溯至20世纪90年代,1993年俄罗斯OKBM设计局基于陆上台架完成了“防波堤-3”浮动式核电站(配备2台АВV-6M模块化反应堆)技术设计,1994年启动施工图设计和建造,后由于缺乏资金支持导致项目中断。
近年来,俄罗斯小堆发展迅猛,技术持续更新迭代,应用场景也日趋多元。除在运的搭载KLT-40压水堆的老式破冰船、KLT-40S压水堆的浮动式核电站、RITM-200压水堆的22220型破冰船外,还正在积极筹建并示范部署包括RITM-200S(N)压水堆、RITM-400压水堆、“Shelf-M”压水堆、BREST-OD-300铅冷快堆等在内的多个型号,功率在1万~30万千瓦不等,适用于陆上和海上不同功能场景。根据规划,自2028年起俄罗斯将陆续共计投运11台小堆机组,其中各类小型压水堆将为北极开发、偏远地区发展、矿产资源开采、数据中心建设等提供能源动力,BREST-OD-300铅冷快堆将成为构建闭式燃料循环的关键一环。
四、俄罗斯小堆海外市场开拓
核电出口对俄罗斯经济的倍增效应显著。根据俄罗斯国家原子能集团公司(以下简称俄原集团)测算,其海外核电站建设项目,每投入1卢布,在建设阶段可为俄罗斯GDP额外贡献1.9卢布,在运营阶段至少贡献1.7卢布。在当前俄罗斯经济发展面临西方制裁的情势下,俄罗斯政府已要求俄原集团加大海外核能市场开发力度,后者也关注到国际小堆市场的巨大红利,在输出大堆的同时,已将小堆出口列为未来十年的战略方向,力争2030年在不断形成的全球小堆市场中占据20%份额;RITM-200系列小堆电站和浮动机组被列为出口主打产品;降低建造成本(目标是每千瓦装机容量约3500—4000美元)、加快建设周期、适应不同国家地区的监管要求,已成为俄原集团小堆发展的重点任务。
在俄罗斯政府、企业的协同攻关下,目前俄原集团已在国际小堆市场开发中取得实质性成效,相关堆型也已成功落地乌兹别克斯坦,并正在与中东(如伊朗)、中亚(如吉尔吉斯斯坦)、东南亚(如印度尼西亚、缅甸、马来西亚)、南亚(如印度)、非洲(如埃及、布基纳法索)、南美(如巴西)、东欧(如塞尔维亚)等区域国家积极开展小堆合作意向对接,部分意向也接近落地。
五、相关启示
全球核能发展正迎来全面复兴,小堆的广泛应用潜力,将成为大堆的有益补充,受到的关注度与日俱增,发展预期持续向好。主要核能国家正加力加速布局小堆发展,新兴核能国家也在不断释放小堆市场需求,该领域国际市场空间广阔。俄罗斯作为核能发展大国,深耕小堆发展多年,技术路线多样,应用场景多元,相关堆型已获国内示范应用,现正持续发力布局国际小堆市场,并已成功拿下海外首个小堆订单。
我国在小堆领域的技术研发、工程示范、国际合作等方面已具备一定先发优势,宜在做好国内小堆工程应用、技术经济性指标提升的同时,加大小堆国际科技产业合作生态培育。进一步加强与国际原子能机构、国际标准化组织、世界核电运营者协会等国际组织的合作,打造小堆国际合作示范中心,参与甚至引领小堆国际标准的制定发布,输出小堆发展理念和技术标准,分享小堆建设和运行经验,全面提升我在小堆领域的全球话语权。同时,要精准定位新兴核能市场需求,努力挖掘国外小堆应用场景潜力,采取差异化产品推广战略,加大与目标国政府、企业、公共层面的沟通力度,加强海外小堆市场的开发布局。